汽车前纵梁成形工艺研究

论文摘要

轿车前纵梁零件是一个典型的U形件,它的形状复杂、截面高度变化剧烈、表面质量要求高,且具有局部成形的特点。前纵梁一般采用冲压成形方式制造,其生产效率高,产品质量比较稳定,可自动化生产作业。本文主要研究零件轿车前纵梁零件的冲压成形。为了保证制件质量及尺寸精度,轿车前纵梁成形采用左、右两件对称布置,同时成形,这样即节约了模具制造成本,提高了生产效率,还有利于成形材料的流动。在实际生产过程中,前纵梁零件制造要经过落料、拉延成形、修边冲孔、冲孔剖切、整形翻边等多道冲压成形工序来完成。由于覆盖件形状较为复杂、尺寸较大,所以其冲压成形技术是一个较为复杂的工作。并且在实际生产中,高强度钢板覆盖件的成形会出现很多问题,例如破裂、起皱、回弹等。本文阐述了汽车覆盖件冲压成形有限元理论,包括有本构关系、动力显示算法、屈服准则、流动准则、壳单元类型、材料模型、接触处理及摩擦特性等。简述了冲压工艺设计的主要程序,设计所需要考虑的重点问题和主要内容。并且通过工艺分析确定了前纵梁冲压成形工艺方案。本文以高强度钢前纵梁作为研究对象,建立前纵梁CAD模型,采用大型非线性动力显示分析软件DYNAFORM对其进行冲压成形仿真分析。模拟了前纵梁冲压成形过程,并分析其有限元仿真分析模型,结合前纵梁冲压仿真模拟预测出可能出现的起皱、破裂等缺陷,通过调整压边力、拉延筋等工艺参数,依据成形极限图讨论了工艺改进方案,提出更加合理的工艺参数,进一步改善了其成形结果,对实际生产具有参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高强度钢的特点及在汽车车身上的应用
• 1.2 板料冲压成形
• 1.2.1 板料冲压成形技术及其应用
• 1.2.2 板料冲压成形中常见的缺陷
• 1.3 板料冲压成形的有限元数值仿真技术
• 1.4 本文主要工作内容及意义
• 第2章 冲压成形有限元仿真理论
• 2.1 引言
• 2.2 覆盖件冲压成形过程中的应力应变状态
• 2.2.1 板料中任意一点的应变状态
• 2.2.2 板料中任意一点的应力状态
• 2.3 非线性材料的弹塑性本构关系
• 2.3.1 屈服准则
• 2.3.2 硬化材料的屈服准则
• 2.3.3 流动法则
• 2.4 显式有限元方法
• 2.5 刚体材料模型
• 2.6 板壳成形单元模型
• 2.6.1 基本板壳理论
• 2.6.2 板壳单元
• 2.7 接触和摩擦问题
• 2.7.1 接触处理
• 2.7.2 摩擦特性
• 2.8 本章小结
• 第3章 汽车前纵梁的成形工艺
• 3.1 冲压加工的特点及应用
• 3.2 冲压成形基本工艺
• 3.3 冲压变形基础
• 3.3.1 冲压变形中的应力与变形特点
• 3.3.2 硬化与硬化曲线
• 3.3.3 各种冲压成形方法的力学特点
• 3.4 冲压工艺过程设计
• 3.4.1 冲压件的工艺性
• 3.4.2 确定冲压加工方案、工序数目与顺序
• 3.4.3 冲压工序间半成品的形状与尺寸的确定
• 3.4.4 冲压设备的选择
• 3.5 前纵梁的工艺分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 前纵梁冲压成形仿真分析
• 4.1 DYNAFORM软件介绍
• 4.1.1 软件核心技术及特点
• 4.1.2 软件模块
• 4.2 前纵梁冲压成形仿真模型的建立及求解计算
• 4.2.1 CAD模型的建立
• 4.2.2 动力显示模拟的前置处理
• 4.2.2.1 数学模型的导入
• 4.2.2.2 划分网格
• 4.2.2.3 冲压方向的确定
• 4.2.2.4 创建压料面及工艺补充面
• 4.2.2.5 毛坯尺寸估计
• 4.2.2.6 传统设置
• 4.3 前纵梁冲压成形模拟结果分析
• 4.3.1 工艺参数的初步设置
• 4.3.2 初步设置参数的拉延成形仿真
• 4.3.3 加载拉延筋情况下的拉延成形仿真
• 4.3.4 改变圆角半径情况下的拉延成形仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献